JP2008268597A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】感光体ドラムが当接している中間転写ベルトを常に加熱することにより中間転写ベルトに温度ムラが生じたとしても、単純な構成にて中間転写ベルトの加熱部を放熱させることにより中間転写ベルト上の温度ムラを解消する。
【解決手段】感光体ドラム1と、感光体上に形成されたトナー像を中間転写ベルト14に転写する1次転写手段と、該中間転写ベルトを架橋支持し回転させる複数のベルト支持ローラと、該1次転写手段により該中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に2次転写させる2次転写手段とからなる画像形成装置において、複数の前記ベルト支持ローラの1つであって前記中間転写ベルト移動方向における前記感光体ドラム下流側かつ前記2次転写手段上流側に位置するローラ11が、他の該ベルト支持ローラよりも放熱性の高い放熱ローラであることを特徴とする画像形成装置とする。
【選択図】図3

Description

本発明は、ベルトの温度ムラを解消する画像形成装置に関する。
電子写真技術を用いた画像形成装置においては、有機感光体(OPC)やアモルファスシリコン膜を感光体として用いることが多い。特に、アモルファスシリコンは表面硬度が高く、半導体レーザー等の長波長光に高い感度を示し、繰り返し使用することによる劣化も殆ど認められないことから、高速複写機やLBP(レーザービームプリンター)等の電子写真用感光体として極めて有用である。
しかしながら、アモルファスシリコンドラムは、帯電器で発生した放電生成物の付着等の原因で湿度に敏感になり、水分を吸着し易くなる。水分を吸着すると、表面の電荷保持力が低下し、表面電荷が横方向に移動してしまう。その結果、いわゆる「画像流れ」が生じ、転写された用紙の画像がぼけるという問題があった。
この問題を解決するため、例えば特許文献1には、アモルファスシリコンドラムの内部に、環境安定化装置としてのドラムヒータを装備した画像形成装置が提案されている。このドラムヒータによって感光体ドラムを加熱することにより、感光体ドラムの温度を常時40℃から50℃の温度に保つことができ、感光体表面の相対湿度を低下させることが可能となるため、感光体ドラム表面に水分が吸着するのを防止することができる。感光体ドラムを加熱することによって、水分の吸着による感光体ドラム表面の相対湿度の上昇を抑えることができることから、電荷保持力低下を原因とした画像流れによる画像のぼけを防止することが可能となっている。
ところが、画像形成装置の待機中においてもドラム内部に取付けられたドラムヒータが、常に感光体ドラムを加熱していることにより感光体ドラムの温度を常時40℃から50℃に保っているため、図2の通り、ドラムヒータは感光体ドラムと当接している中間転写ベルトをも常に加熱することになる。また、ドラムヒータを有していないOPCドラムを使用している場合であっても、感光体ドラム付近に熱源がある場合、感光体ドラムが加熱されることになる。感光体ドラムは中間転写ベルトと当接している部分のみを加熱することになるため、中間転写ベルト上において、加熱部分と非加熱部分とで温度ムラが生じることとなる。当該中間転写ベルト上の部分的な温度ムラは、中間転写ベルトの部分的な伸びを発生し、フルカラー印刷の場合、色ずれが生じるという弊害をもたらすこととなる。また、加熱部分においてベルトの水分量が減少することによりベルトに部分的な抵抗ムラが生じ、このような状態で画像形成動作を行うと、1次転写および2次転写の際、加熱部と非加熱部に印加されるバイアスに差が生じ、転写品質が異なり、画像のムラが生じてしまうという問題がある。
特許文献2では、定着装置近傍の用紙搬送ベルトが通過する架橋ローラの放熱性を高めることによって用紙搬送ベルトを放熱させることができる旨記載されている。このことにより定着装置が用紙搬送ベルトを加熱することによる用紙搬送ベルトの部分的な伸びが抑えられ、ベルトの移動速度が変化するのを防止することができ、異常画像の発生を防止することが可能となる旨記載されている。
しかし、特許文献2は定着装置によって加熱された用紙搬送ベルトを放熱するものであって、感光体ドラムによって加熱された中間転写ベルトを放熱するものではなく、上述した色ずれや、1次転写および2次転写の際、加熱部と非加熱部に印加されるバイアスに差が生じ、転写品質が異なり、画像のムラが生じてしまうという弊害を阻止し得るものではなかった。
特開平1−282570号公報 特開2004−138813号公報
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであって、感光体ドラムが当接している中間転写ベルトを常に加熱することにより中間転写ベルトに温度ムラが生じたとしても、単純な構成にて中間転写ベルトの加熱部を放熱させることにより中間転写ベルト上の温度ムラを解消することができ、ベルトの部分的な伸びによる色ずれ防止し、抵抗ムラによる加熱部と非加熱部に印加されるバイアスに差が生じ、転写品質が異なることによって生ずる画像のムラを防止することができる画像形成装置を提供するものである。
請求項1に係る発明は、感光体ドラムと、感光体上に形成されたトナー像を中間転写ベルトに転写する1次転写手段と、該中間転写ベルトを架橋支持し回転させる複数のベルト支持ローラと、該1次転写手段により該中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に2次転写させる2次転写手段とからなる画像形成装置において、
複数の前記ベルト支持ローラの1つであって前記中間転写ベルト移動方向における前記感光体ドラム下流側かつ前記2次転写手段上流側に位置するローラが、他の該ベルト支持ローラよりも放熱性の高い放熱ローラであることを特徴とする画像形成装置に関する。
請求項2に係る発明は、前記感光体ドラムはアモルファスシリコン膜からなる感光体を表面に備え、該感光体ドラムに内設されたドラムヒータが該感光体を加熱することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置に関する。
請求項3に係る発明は、前記放熱ローラを空冷することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置に関する。
請求項4に係る発明は、前記放熱ローラが中空であることを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の画像形成装置に関する。
請求項5に係る発明は、前記放熱ローラ内部に冷却用空気を通過させることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置に関する。
請求項1に係る発明によれば、感光体ドラムが当接している中間転写ベルトを常に加熱することにより中間転写ベルトに温度ムラが生じたとしても、中間転写ベルト移動方向における感光体ドラム下流側かつ2次転写手段上流側に位置する放熱ローラが中間転写ベルト上の加熱部を放熱させることから、中間転写ベルト上の温度ムラを解消することができ、ベルトの部分的な伸びによる色ずれ防止し、抵抗ムラによる加熱部と非加熱部に印加されるバイアスに差が生じ転写品質が異なることによって生ずる画像のムラを防止することができる。
請求項2に係る発明によれば、感光体ドラムはアモルファスシリコン膜からなる感光体を表面に備え、感光体ドラムに内設されたドラムヒータが感光体を加熱することから、中間転写ベルト上の温度ムラが大きい場合であっても、中間転写ベルト上の温度ムラを解消することができる。
請求項3に係る発明によれば、放熱ローラを空冷することから、中間転写ベルト上の加熱部をより積極的に放熱させることができ、中間転写ベルトに生ずる温度ムラをより解消させることができる。
請求項4に係る発明によれば、放熱ローラを中空とすることから、中間転写ベルト上の加熱部をより効率的に放熱させることができ、中間転写ベルトに生ずる温度ムラをより解消させることができる。
請求項5に係る発明によれば、放熱ローラを中空とし、内部に冷却用空気を通過させることから、積極的かつ効率的に中間転写ベルトの加熱部を放熱させることができ、中間転写ベルトに生ずる温度ムラを確実に解消させることができる。
以下、本発明に係る中間転写ベルトの温度ムラを解消する画像形成装置の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明に係る画像形成装置における画像形成部の構成図である。図2は、本発明に係る画像形成装置が画像形成待機中において、感光体ドラムが中間転写ベルトを加熱することにより中間転写ベルト上に温度ムラが生じることを示した図である。図3は、本発明に係る画像形成装置の放熱ローラが中間転写ベルトの加熱部を放熱させることを示した図である。図4は、本発明に係る画像形成装置において、放熱ローラを空冷することを示した図である。図5は、本発明に係る画像形成装置において、放熱ローラを中空としたことを示した図である。図6は、本発明に係る画像形成装置において、放熱ローラ内部を冷却用空気が通過することを示した図である。
本発明に係る画像形成装置は、図1において示す感光体ドラム1とドラムヒータ2と1次転写手段9と中間転写ベルト8とベルト支持ローラ10と放熱ローラ11と2次転写手段12とからなる。
図1において示す感光体ドラム1は、ドラム上の金属基体とこの金属基体の外周面に形成された有機伝導性化合物よりなる感光体とにより構成されている。感光体ドラム1は回転自在であって反時計周りに回転し、感光体と有機感光体(OPC)やアモルファスシリコン膜が用いられ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色毎に4箇所設けられる。各感光体ドラム1の周りには、帯電器7、露光手段3、現像器4、ドラムクリーニング5、除電器6を有するという構造をとっている。
帯電器7は、コロナ放電を利用し、電荷を持たない感光体にプラス又はマイナスの電荷を表面に均一に持たせる。帯電器7の方式としては、非接触方式のコロトロン型やスコロトロン型、接触方式での帯電ローラ、帯電ブラシ等が挙げられる。
露光手段3は、光学系によって読み取られた画像情報を感光体ドラム1上に照射し、感光体ドラム1の表面上に静電潜像を形成する。デジタル方式の場合、露光手段3は、光学系によって読み取られた画像情報を、ミラー、レンズ、CCDを経由し電気信号に変換された後に画像処理し、レーザー発振器を駆動しレーザー光をポリゴンミラーで反射した後、ミラーを介して感光体ドラム1上に照射する。
現像器4はバイアス電荷を印加し、露光手段3によって形成された静電潜像に従い、感光体ドラム1表面にトナーを付着させる。
ドラムクリーニング5は、1次転写によって中間転写ベルト8に転写された後、感光体ドラム1に残存したトナーをかき落として回収できるものである。クリーニング方式としては、例えばブラシ方式、ブレード方式、ローラ方式を用いることができる。
除電器6は、LED等のランプを有しており、感光体に均一に光を当てるものである。光を当てることにより感光体ドラム1上に残存している残留電荷を除去している。
ドラムヒータ2は、感光体としてアモルファスシリコン膜を使用する場合に設けられ、感光体ドラム1に埋め込まれるように内設され、感光体ドラム1を常時40℃〜50℃に加熱制御する。加熱制御は、感光体ドラム1の温度を感光体ドラム1の内側に設けられたサーミスタで検知し、その温度情報に基づいて電源からドラムヒータ2への給電を制御装置で制御することにより行われる。
1次転写手段9は、中間転写ベルト8を介して感光体ドラム1の表面に押圧された状態で1次転写領域を形成するように配設された1次転写ローラと、この1次転写ローラに接続された定電流電源よりなる転写電流供給装置とにより構成されている。転写電流供給装置によって1次転写ローラに電流を供給して1次転写領域に転写電界を形成させることにより、感光体ドラム上のトナー像を中間転写ベルトに転写する。一次転写手段9は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色毎に感光体ドラムに対応して、それぞれ4箇所設けられる。
中間転写ベルト8は、無端状のベルトであって、半導電性のものが好ましく用いられる。中間転写ベルト8は4色のトナー像形成ユニットにおける1次転写手段9によって、感光体ドラム1に当接されながら循環移動することができるように、複数のベルト支持ローラ10に張架されている。
ベルト支持ローラ10は、中間転写ベルト8を支持、張架し、回転させる。ベルト支持ローラ10のうち、少なくとも1つは中間転写ベルト8を回転させるため駆動ローラであることを要し、他のベルト支持ローラ10は従動ローラでもかまわない。
放熱ローラ11は、複数のベルト支持ローラ10の1つであって、タンデム式の感光体ドラム1下流側かつ後述する2次転写手段12上流側に位置する。放熱ローラ11は、タンデム式の感光体ドラム1の下流に位置することから、画像形成装置が待機中から画像形成動作を開始した場合は、ベルトの温度ムラが生じている状態で中間転写ベルト8と接することとなる。放熱ローラ11は、アルミニウム、SUSあるいは鋼材などの熱良導体に相当する金属ローラを用いるのが望ましい。
2次転写手段12は、中間転写ベルト8の外周面に接触して設けられ中間転写ベルト8との間に2次転写領域を形成する2次転写ローラと、中間転写ベルト8を介して2次転写ローラを押圧するよう中間転写ベルト8の内周面に接触して設けられたバックアップローラ13と、2次転写ローラに接続された定電流電源によりなる転写電流供給装置とによって構成されている。2次転写手段12は、転写電流供給装置によって2次転写ローラに電流を供給して2次転写領域に転写電界を形成させることにより、中間転写ベルト8上のカラートナー像を用紙に転写する。
以下、本発明に係る中間転写ベルトの温度ムラを解消する画像形成装置の動作について説明する。
本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラム1が加熱された状態となっている。特に感光体としてアモルファスシリコンを用いる場合は、感光体ドラム1を加熱することにより相対湿度を低減し、感光体ドラム1表面の水分の吸着を抑えることにより、画像流れを防いでいる。画像形成動作待機中においては図2の通り、中間転写ベルト8は動作しないため、感光体ドラム1と当接する部分のみ感光体ドラム1は中間転写ベルト8を加熱しており、加熱された加熱部14のみ抵抗が低下している。
使用者が、スタートスイッチを押圧することにより画像形成装置の画像形成動作が開始され、画像形成装置は原稿読み取り開始と同時に、転写材15をカセットからピックアップローラによって取り出し、搬送経路を通ってレジストローラ19まで搬送する。
光学系によって読み取られた原稿の画像情報は、ミラー、レンズ、CCDを経由し電気信号に変換された後画像処理され、レーザー発振器を駆動しレーザー光をポリゴンミラーで反射した後ミラーを介して、帯電器7により一様に帯電された感光体ドラム1上に照射されることにより感光体ドラム1上に静電潜像が形成される。
感光体ドラム1上に形成された静電潜像に従って、現像器4は各色トナーにより可視化した画像を形成する。
形成した各色画像を中間転写ベルト8上に各色順次、1次転写手段9に定電流制御により制御された1次転写バイアスを印加することにより1次転写を行い、中間転写ベルト8上で色を重ねフルカラー画像を形成する。1次転写後にドラム上に残ったトナーはドラムクリーニング5により除去され、感光体ドラム1は除電器6により除電されることによって初期化される。
1次転写手段9により中間転写ベルト8上に転写されたフルカラー画像は、ベルト支持ローラ10が駆動し中間転写ベルト8が時計周りに回転されることによって、2次転写手段12へと移動される。この際、画像形成動作待機中に感光体ドラム1によって形成された中間転写ベルト8上の温度ムラが生じている加熱部14も図3の通り、時計回り方向に移動する。
その後、図3の通り、感光体ドラム1下流に位置する放熱ローラ11に中間転写ベルト上の加熱部14が密接される。放熱ローラ11によって、中間転写ベルト8上の加熱部14を放熱させることにより、中間転写ベルトの温度を均一化させることができ、中間転写ベルトの温度ムラを軽減させることができる。
本発明に係る画像形成装置において、図4の通り冷却ファン16等を設けることにより放熱ローラ11を空冷することが望ましい。放熱ローラ11を積極的に冷却させることにより、中間転写ベルトの加熱部14を積極的に放熱させることができ、中間転写ベルト8上の温度ムラをより減少させることができるからである。
本発明に係る画像形成装置において、図5の通り放熱ローラ11内部を中空にすることが望ましい。より効率よく中間転写ベルト8上の加熱部14の放熱を行うことができるからである。
本発明に係る画像形成装置において、図6の通り、放熱ローラ11内部を中空とし、入口側に吸気ファン17を設け、出口側に排気ファン18を設けること等により、中空ローラ内に冷却用空気の流れを設けることがより望ましい。放熱ローラ11内部にて中間転写ベルトによって温められた空気が留まることがなく、常に加熱部14より低い温度の空気を放熱ローラ11内部へと送り込むことができるため、積極的かつ効率的に中間転写ベルト8の加熱部14を放熱させることができるからである。
中間転写ベルト8上に形成したフルカラー画像は、2次転写手段12へと移動され、2次転写手段12は、レジストローラ19によりタイミングを合わせて送り出された転写材15上に、2次転写ローラに定電流制御により制御された2次転写バイアスを印可するより2次転写を行う。放熱ローラ11によって中間転写ベルト8上の温度ムラを解消することができるため、一様な画像を形成することが可能となる。画像が形成された転写材15は、搬送ベルト20により定着器21に搬送され、転写材15上に形成されたフルカラー画像の定着を行う。中間転写ベルト8上の2次転写残トナーは、中間転写クリーニング22によりクリーニングされる。
定着器21によって定着された転写材15は、搬送経路を通って最終的に外排出ローラによって排出され、画像形成動作は完了する。
本発明は、ベルトに温度ムラが生じる画像形成装置において、好適に利用されるものである。
本発明に係る画像形成装置における画像形成部の構成図である。 本発明に係る画像形成装置が待機中において、感光体ドラムが中間転写ベルトを加熱することにより中間転写ベルト上に温度ムラが生じることを示した図である。 本発明に係る画像形成装置の放熱ローラが中間転写ベルトの加熱部を放熱させることを示した図である。 本発明に係る画像形成装置において、放熱ローラを空冷することを示した図である。 本発明に係る画像形成装置において、放熱ローラを中空としたことを示した図である。 本発明に係る画像形成装置において、放熱ローラ内部を冷却用空気が通過することを示した図である。
符号の説明
1.感光体ドラム
2.ドラムヒータ
8.中間転写ベルト
9.1次転写手段
10.ベルト支持ローラ
11.放熱ローラ
12.2次転写手段
14.加熱部
16.冷却ファン
17.吸気ファン
18.排気ファン

Claims (5)

  1. 感光体ドラムと、感光体上に形成されたトナー像を中間転写ベルトに転写する1次転写手段と、該中間転写ベルトを架橋支持し回転させる複数のベルト支持ローラと、該1次転写手段により該中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に2次転写させる2次転写手段とからなる画像形成装置において、
    複数の前記ベルト支持ローラの1つであって前記中間転写ベルト移動方向における前記感光体ドラム下流側かつ前記2次転写手段上流側に位置するローラが、他の該ベルト支持ローラよりも放熱性の高い放熱ローラであることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記感光体ドラムはアモルファスシリコン膜からなる感光体を表面に備え、該感光体ドラムに内設されたドラムヒータが該感光体を加熱することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記放熱ローラが空冷されることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. 前記放熱ローラが中空であることを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の画像形成装置。
  5. 前記放熱ローラ内部に冷却用空気を通過させることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
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